Utilizzo di software per ridurre l'energia e le emissioni nell'industria siderurgica, chimica e del cemento

L'industria elettrizzante

Nell'industria siderurgica, chimica e del cemento, una tappa fondamentale nel percorso verso l'azzeramento delle emissioni di carbonio è l'elettrificazione: la sostituzione di elementi della produzione basati su combustibili fossili con alternative basate sull'elettricità di origine sostenibile. L'elettrificazione può ridurre le emissioni di carbonio nell'industria pesante in due ambiti principali: la generazione di calore ad alta temperatura e il funzionamento dei processi produttivi.

Ad esempio, nell'industria siderurgica quasi tutte le emissioni derivano dalla produzione di energia termica per la fusione dell'acciaio e la sua lavorazione, e dalla riduzione del minerale di ferro in ferro. I forni elettrici ad arco possono sostituire i forni a carbone o a coke e l'idrogeno prodotto dall'elettrolisi (anziché dal reforming del metano a vapore) può sostituire il gas naturale nel processo di riduzione. Nell'industria chimica, l'elettricità diventa il carburante per la creazione di idrogeno e per i processi ad alta intensità energetica come la gassificazione e il cracking a vapore. Nell'industria del cemento, l'intero processo produttivo viene elettrificato, compresi i forni ad alta temperatura ad alta intensità energetica all'inizio del processo.

Pagare il prezzo

Ma cambiare i processi fondamentali per farli funzionare con l'elettricità richiede grandi investimenti. Inoltre, man mano che l'elettricità diventa il combustibile dominante per il riscaldamento e la produzione, il costo della produzione di acciaio, prodotti chimici e cemento sarà direttamente legato al costo dell'elettricità a zero emissioni di carbonio, rendendo importante ogni megawatt che si può risparmiare. Il moderno software di intelligenza energetica può aiutare su entrambi i fronti, in modo che queste industrie possano elettrificarsi nel modo più intelligente ed economico possibile.

Tre modi in cui il software di intelligence energetica aiuta a mantenere il prezzo basso

1. Eseguendo un benchmarking delle prestazioni attuali dei vostri macchinari e delle vostre operazioni, per evidenziare i fattori chiave dell'inefficienza energetica. In questo modo è possibile individuare i punti in cui è possibile ottimizzare il consumo energetico, ad esempio con aggiornamenti delle apparecchiature, modifiche dei processi o adeguamenti operativi. Comprendendo i livelli di prestazione attuali e identificando le inefficienze, è possibile intraprendere azioni mirate per ridurre il consumo energetico e i costi associati.
2. Simulando il rendimento degli investimenti ad alto costo, per aiutarvi a scegliere le soluzioni più efficaci a lungo termine. L'elettrificazione spesso richiede investimenti di capitale significativi, soprattutto quando si sostituiscono macchinari o infrastrutture esistenti con alternative elettriche. Il software di intelligence energetica può utilizzare i dati reali per proiettare il ritorno sull'investimento di progetti ad alta spesa di capitale, tenendo conto di fattori quali il risparmio energetico, l'efficienza operativa e la durata di vita delle apparecchiature. In questo modo è possibile valutare il business case delle diverse opzioni, confrontare i risultati potenziali e prendere decisioni informate su dove allocare le risorse per ottenere il massimo impatto.
3. Tracciando i risparmi realizzati nel tempo, per informare le decisioni future in base ai miglioramenti effettivi. Una cosa è il business case, un'altra sono i risultati effettivi. Il software di intelligence energetica può valutare il reale impatto delle vostre iniziative sul consumo energetico e sulla riduzione dei costi. Queste informazioni fungono da prezioso circuito di feedback, consentendo all'organizzazione di comprendere l'efficacia dei propri sforzi di risparmio energetico. Confrontando i miglioramenti effettivi con le proiezioni iniziali, è possibile affinare la strategia, prendere decisioni basate sui dati e identificare le aree di ulteriore ottimizzazione.

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Un caso di studio dell'industria chimica

Due pompe di neutralizzazione dei rifiuti funzionavano contemporaneamente nello stesso processo. Dai dati, il software di energy intelligence ha determinato che la pompa 1 contribuiva alla maggior parte del flusso; la pompa 2 funzionava con un flusso molto basso e registrava elevate perdite di energia operativa. Questo tipo di funzionamento non solo era inefficiente dal punto di vista energetico, ma scatenava anche molteplici eventi di cavitazione per entrambe le pompe (rilevati dal sistema di monitoraggio della salute degli asset installato sulle pompe). Nel corso del tempo, la cavitazione avrebbe consumato più rapidamente le pompe, rendendole ancora meno efficienti e causando, in ultima analisi, un guasto prematuro.

Utilizzando i dati storici tracciati rispetto alle curve di prestazione delle pompe, il sistema di intelligenza energetica ha determinato che il flusso non superava mai l'intervallo accettabile per una singola pompa. Il sistema raccomandava al proprietario della pompa di modificare il profilo operativo per far funzionare una sola pompa alla volta, attivando la seconda solo se il flusso superava la soglia superiore.

Dopo che il proprietario della pompa ha implementato la modifica, il sistema di intelligenza energetica ha confermato un aumento di cinque volte dell'efficienza della stazione di pompaggio, da 9,6% a 43,4%. Questa singola iniziativa su due sole pompe sta facendo risparmiare al proprietario 39 MWh di elettricità e 17 tonnellate di emissioni di CO2 all'anno.

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Adottare un software di intelligence energetica prima possibile

Molte delle tecnologie necessarie per l'elettrificazione dell'industria siderurgica, chimica e del cemento sono ancora in fase di sviluppo, ma dovreste iniziare a studiare il software di intelligenza energetica fin da ora. Molte pompe, rulli e altre macchine funzionano già con l'elettricità ed è quindi opportuno ottimizzarle. Inizierete subito a risparmiare denaro e anche emissioni, se la vostra fonte di elettricità non è ancora completamente a zero emissioni di carbonio. Inoltre, iniziando per tempo, raccoglierete preziose informazioni energetiche sulle apparecchiature e sui processi esistenti, in modo da poter modellare i futuri investimenti ad alto costo in base ai vostri dati reali.

Inoltre, adottando questi strumenti ora avrete il tempo di provare diverse piattaforme e fornitori e scegliere uno o più sistemi a lungo termine. Un consiglio veloce: cercate strumenti che forniscano informazioni specifiche sugli asset e sui processi, che siano rilevanti per voi e che si integrino con i dati e i sistemi esistenti. Vi auguriamo un grande successo sulla strada verso la Net Zero!

RIFERIMENTI

1. Trasformazione industriale 2050 - Percorsi verso emissioni nette zero dell'industria pesante dell'UE da Economia dei materiali (2019).
2. Miglioramenti tecnologici dell'efficienza energetica nelle industrie del cemento di Cantini et al. (2021).
3. La corsa a quattro cavalli per la decarbonizzazione dell'acciaio di Oliver Gordon a Energy Monitor (2023).
4. Elettrificazione dell'industria chimica - innovazioni nei materiali per un futuro a basse emissioni di carbonio di Eryazici et al. (2022).